起重机的PLC优化控制方法研究

闫石

摘 要：随着经济社会的不断发展，起重机的应用越来越广泛。传统的起重机控制系统相对落后，并且维修难度相对较大，无法满足人们对起重机的使用需求。而PLC控制系统可以提升起重机的智能化，同时可以较好地反映系统的故障。该文主要对PLC系统的控制技术、优化设计和关键技术设计进行分析，以期设计师可以根据实际情况选择系统合理的设计方式，进而可以更好地提升机械起重机的使用性能。

关键词：起重机 PLC 优化控制

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0102-02

起重机作为现代社会中常见的机电产品，已经逐渐影响人们的生活。在机械起重机的应用中，其控制系统主要存在单片机、单板机、单微机和多微机控制方式，控制主要集中在数据的采集和权限控制。但是随着科技的不断发展，起重机控制系统的越来越复杂，提升了系统故障的发生机率。因此，在机械起重机控制系统的设计中，对PLC进行优化控制具有重要的价值。

1 起重机PLC控制技术分析

1.1 系统设计过程分析

在机械起重机的设计过程中，PLC系统的设计过程主要包括以下几个方面：第一，对系统需求的分析。设计人员要根据起重机的使用要求来确定设计目标，并且要制定严格的验收标准。第二，要对系统的体系结构进行设计。在设计系统的过程中，需要对硬件和软件系统进行综合的选择和设计。第三，在起重机的设计过程中，需要对系统进行集成设计，将系统的硬件、软件和执行装置设置成为相应的整体，并且不断对其进行改进和创新。第四，在起重机设计完成后，需要对系统进行调试和分析，检验系统是否能够达到使用的需求。总而言之，只有设计人员严格按照设计过程进行分析，才可以更好地满足PLC系统的设计需求[1]。

1.2 PLC系统控制原理

在机械起重机的PLC系统控制结构与常规的系统存在较大的差异。在PLC机械控制系统中，系统会将自身的电能通过变频装置或者直接向驱动装置进行供电。在系统的运行中，驱动装置拖动相应的装置，之后通过钢丝绳来拉动轿厢来做上下的运动，从而带动起重机的运行[2]。

1.3 起重机的操作流程

在起重机的运行过程中，系统可以通过PLC控制器来控制相应的按钮，同时可以控制起重机的安全问题。在系统的设计过程中，承载重量的PLC控制系统可以接收传感器输送的信息，同时通过相应的程序来判定系统是否超重，如果系统的承重达到最大值，系统将会停止运行，并且发出相应的警报[3]。

2 PLC控制技术的优化设计

2.1 智能控制技术

在传统机械起重机的使用过程中，其存在维修难度大、故障发生率高和耗能相对较大等问题，不利于达到机械起重机的最佳使用性能。而在PLC机械系统的设计过程中，其采用智能操作系统。在系统的设计中，存在显示器、控制信号和传感器等检测设备，可以对系统的耗能和承重等相应的指标进行检测，之后系统通过PLC节能控制器来实现对整个系统的控制和反馈，最终实现系统的智能控制。

2.2 起重机节能控制的计算

在机械起重机PLC控制系统的设计中，其能量的消耗是设计人员重点关注的问题之一。在系统的设计过程中，其耗能计算的公式如公式1所示。

ΣR=i1（C12H1+C21+C22H2+C02HI） （1）

在公式1中，R为系统的消耗，i为系统设备的电阻，H为输出电路的电阻，同时系统的电流变化与电流之间的关系如公式2所示：

C1=C0-C2 （2）

通过公式1和公式2的计算，可以较好地对系统的电能损耗进行计算，设计人员可以根据计算结果来对其进行优化分析。

通过设计人员对PLC优化系统的设计分析，其最终得到的数据结果如公式3所示：

△w（m）=Mr×△g（m）+M1×g（m）+MF×[△g（m）-△g（m-1）]

（3）

在公式3中，m表示系统的控制信号，g表示系统的数据传输差，w表示系統的数据离散变化。通过公式的计算，可以较好地反映系统的耗能情况，进而设计师可以针对性地根据需求来设计PLC控制系统。

3 PLC控制系统的关键技术设计方案

3.1 PLC系统的机敏性与鲁棒性平衡设计

在PLC系统的设计中，其可靠性相对较高，并且具有较快的反应速度和灵活性。但是在系统的使用过程中，会存在鲁棒性平衡问题。同时在系统的使用中，淬火起动机主要在油烟和振动环境中工作，其继电器和开关时常会出现接触不良的现象，由于PLC系统的反映较为灵敏，会将系统的故障误认为是输入操作，继而可能会导致起重机停止工作。设计师在设计的过程中，需要做到以下几点：首先，设计师要选择瞬动触点的工作元件。其次，设计师在输入模块的设计中，需要设计较长的滤波时间。最后，设计师在容易出现问题的区域，可以添加断电延时保护。通过有效的系统设置，可以保证PLC系统的设计合理性[4]。

系统的触点可以起到控制程序的目的，同时可以对系统的元件进行保护，在PLC控制系统的设计中，其会将触点的功能软件化。因此，设计师在设计的过程中，需要做到以下几点措施：首先，设计师将触点输入到PLC系统中，但是这种方式虽然可以反映触点的真实工作情况，却可能会促使系统出现无休止的基础不良问题。其次，在软件的编程过程中，设计师可以针对性的设计触点监视程序，以便可以更好的反映系统的运行状况。因此，在设计师的设计过程中，需要结合实际情况对其进行合理的设计。

3.2 PLC系统的自我诊断程序

在PLC控制系统的设计中，部分起重机对于安全性的需求相对较高，例如大型的淬火桥式起重机，需要PLC对每个模块的工作状况进行监督，以便可以保证系统的使用合理性。当PLC系统检测到自身的故障时，用户可以及时的对其进行处理。但是如果编码器接触不良时，会造成系统反复出现故障，从而会影响系统的使用功能。因此，在PLC系统的设计中，设计师需要根据实际情况，设计合理的故障诊断程序，以便可以及时的获取系统的运行状况，进而可以保证系统的使用合理性[5]。

3.3 缩短系统的循环周期

在PLC系统的设计过程中，需要对每个接触器和模块斤进行相应的监控，以便可以达到最佳的使用性能。在常规的系统中，其存在200 ms的延时设计，并且系统的循环周期大于50 ms，无法满足起重机的使用需求。因此，设计师在设计的过程中，可以采用分时化和堆栈操作的方式来进行优化设计。系统通过改变指针的方向来实现堆栈的压栈，进而可以减小PLC程序的循环周期。

4 结语

在起重机传统的控制系统中，其存在耗能较大和故障相对较多等问题，无法满足新时期人们的使用需求。希望通过该文的探讨，设计师在设计起重机的过程中，可以合理的运用PLC控制技术，并且可以合理的对其耗能进行分析。以便可以设计出科学、高效的起重机控制系统。

参考文献

[1] 吴先文，李丽，张丹，等.大型冶金起重机电气控制系统的设计与实现[J].起重运输机械，2011，7（11）：31-33.

[2] 宋洪光，殷志辉，郭宗华.浅析变频器与PLC控制在桥式起重机上的应用[J].工业控制计算机，2014，11（12）：163-164.

[3] 方扬平.变频抓斗起重机的PLC程序优化[J].变频器世界，2014，12（5）：76-80.

[4] 张博，曹旭阳，王殿龙.桥式起重机运行系统自动控制方法及仿真实现[J].机械设计与制造，2015，10（10）：184-187.

[5] 黄喜生.PLC在上煤系统抓斗起重机变频系统的应用[J].轻工科技，2012，6（5）：34-35.